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第一单元 地球运动的意义
第一节　地球自转的意义
第1课时　产生昼夜交替、使地表物体水平运动方向发生偏转
学 习 目 标 知 识 结 构
1.结合示意图,描述地球自转的方向、周期和速度等特征
2.联系实际,分析昼夜交替的原因及其影响,说明晨昏线(圈)的特点并学会判断晨线、昏线
3.结合实例,理解地表物体水平运动方向发生偏转的规律,并能解释相关自然现象
课前·基础认知
一、地球自转的基本特征
1.方向
(1)侧视:自西向东,如图1。
(2)俯视
2.周期
恒星日或太阳日 时间 意义
1恒星日 23时56分4秒 地球自转一周的时间
3.速度
除南、北两极点外,其他地点地球自转的角速度都相同,约为15°/时
赤道上的线速度最大,逐渐向两极递减,极点为0
【思考感悟】 诗句“坐地日行八万里”中的“地”是指何处 一艘在大海上行驶的帆船,船上何处的线速度最大
提示赤道(赤道长约4万千米);桅杆顶端(帆船在海上航行,可以看作船体围绕地心作圆周运动,而运动半径最大的是桅杆顶端)。
二、地球自转的地理意义
1.产生昼夜交替
(1)图中甲为夜(填“昼”或“夜”)半球,乙为昼(填“昼”或“夜”)半球,为晨线。
(2)昼夜现象的成因:地球是一个自身不发光、不透明的球体。
(3)周期:24小时。
(4)晨昏线:昼、夜半球的分界线,是由晨线、昏线组成的大圆圈,故又称晨昏圈。
【思考感悟】 昼夜现象与昼夜交替有何区别
提示昼夜现象是一个静止的概念,它是由于地球“不透明、不发光,太阳只能照亮地球表面的一半”这一特性决定的。昼夜交替是一个动态的概念,它是昼夜现象在地球自转运动的条件下产生的。
2.使地表物体水平运动方向发生偏转
(1)偏转原因:地球自转产生地转偏向力。
(2)偏向规律:北半球右偏,南半球左偏,赤道上不偏转。
【填图绘图】 下图中虚线箭头为物体初始运动方向,请用实线箭头标注沿地表水平运动物体偏转后的方向。
提示
课堂·重难突破
一 地球自转的角速度和线速度
问题探究
北京时间2025年4月24日17时17分,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,约10分钟后,神舟二十号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。如图示意我国四大航天发射场位置。
结合材料探究:
(1)航天发射为何多向东发射
(2)文昌与酒泉、太原、西昌三个发射基地相比,最突出的优势条件是什么
提示(1)地球自转方向为自西向东,向东发射可充分利用地球自转的初速度,减少航天器燃料消耗,降低发射成本。
(2)文昌地处海南岛,纬度较低(接近20°N),地球自转线速度较大,航天器发射时可获得更大的初速度,更易进入预定轨道。
归纳总结
1.地球自转的周期
地球自转一周的时间是1日。由于选定的参照物不同,1日的时间长度略有差别,名称也不同。具体如下表所示:
名称 太阳日 恒星日
概念 某地经线连续两次通过日地中心连线的时间间隔 某地经线连续两次通过同一恒星与地心连线的时间间隔
参照物 太阳 遥远的恒星
自转角度 360°59' 360°
时间长度 24时 23时56分4秒
意义 昼夜交替的周期、太阳高度日变化的周期,多用于日常生活和生产活动 地球自转的真正周期,多用于天文观测、科学研究等领域
差异成因 距离地球遥远的恒星与地球的相对位置可视为固定不变,因此地球在一个恒星日里自转360°;地球在自转的同时还围绕太阳公转,日地相对位置不断变化,因此地球在一个太阳日里需自转360°59'才能让经线再次通过日地中心连线
2.影响地球自转线速度变化的因素
因素 影响 关系
纬度 纬度相同,地球自转线速度相同;纬度越低,地球自转线速度越大 负相关
海拔 海拔越高,地球自转线速度越大 正相关
3.地球自转线速度分布规律的应用
地球自转线速度等值线分布示意图
(1)判断南、北半球。
由北向南,地球自转线速度越来越大的为北半球,越来越小的为南半球。故上图为北半球自转线速度等值线分布示意图。
(2)判断纬度带。
地球自转线速度 纬度带
0~837千米/时 高纬度
837~1 447千米/时 中纬度
1 447~1 670千米/时 低纬度
故上图为北半球中纬度地区地球自转线速度等值线分布示意图。
(3)判断地势高低。
A处地球自转线速度等值线凸向数值低处,说明A处地球自转线速度比同纬度其他地区大,即地势较高,可能为山地或高原等;B处地球自转线速度等值线凸向数值高处,说明B处自转线速度比同纬度其他地区小,即地势较低,可能为谷地或盆地等。
典型例题
如图为世界某区域图,图中纬线L1在地球表面自转线速度大约是1 300千米/时,纬线L2在地球表面自转线速度大约是1 320千米/时。据此完成下列各题。
　　　　　　　　　　　　　　　　
(1)图示区域大部分位于(　　)
A.北半球中纬度 B.北半球低纬度
C.南半球中纬度 D.南半球低纬度
(2)图中a、b两点地球自转线速度的差异和原因分别为 (　　)
A.a点自转线速度大、地势高
B.b点自转线速度大、地势低
C.a点自转线速度大、纬度高
D.b点自转线速度大、地势高
答案(1)A　(2)A
解析第(1)题,地球自转线速度由赤道向两极递减,赤道上的地球自转线速度为1 670千米/时,30°纬线上的地球自转线速度约为1 447千米/时,60°纬线上的地球自转线速度约为837千米/时。图示L1、L2地球自转线速度均介于837~1 447千米/时,可推知图示区域大部分位于中纬度;又因L1线速度小于L2,且L1在L2以北,说明越往北线速度越小,符合地球自转线速度北半球纬度分布规律,故图示区域大部分在北半球中纬度。故选A项。第(2)题,由图可知,a、b两点位于同一纬线,纬度对地球自转线速度的影响相同;结合所学知识,同一纬度,海拔越高,地球自转线速度越大。图中a点地势更高,推测a点地球自转线速度大于b点。故选A项。
地球自转线速度由赤道向两极递减,可据此判断南北半球;同一纬度自转线速度不一定相同,还需考虑海拔差异(海拔越高,地球自转线速度越大)。
二 昼夜交替
问题探究
将一盏电灯放在桌子上代表太阳,在电灯旁放置一个地球仪代表地球,拨动地球仪模拟地球运动。
结合材料探究:
(1)假如被照亮的部分为昼,未被照亮的部分为夜。那么昼与夜的分界线是什么形状 它是否平分地球
(2)按照地球自转方向拨动地球仪,图中P点将进入白昼还是黑夜
提示(1)昼与夜的分界线是一个圆。平分地球。
(2)白昼。
归纳总结
1.晨昏线(圈)的特点
(1)晨昏线(圈)是过球心的大圆,将地球平分为昼半球和夜半球。
(2)晨昏线(圈)所在平面与太阳光线垂直,晨昏线(圈)上各地的太阳高度角为0°(太阳刚好位于地平线上)。
(3)晨昏线(圈)永远平分赤道,即赤道上始终昼夜等长(昼长=夜长=12小时)。
(4)晨昏线(圈)与经线圈的关系随季节变化:二分日(春分、秋分)时,晨昏线(圈)与经线圈重合;二至日(夏至、冬至)时,晨昏线(圈)与极圈相切。
(5)由于地球自西向东自转,晨昏线(圈)以15°/时的速度自东向西移动(与地球自转方向相反)。
(6)晨昏线(圈)与经线圈的夹角(α)变化范围为0°~23°26',且该夹角与太阳直射点的纬度数相等,即∠α=∠β(β为太阳直射点纬度)。
2.晨昏线(圈)的三种判断方法
判断方法 具体规则
自转法 顺着地球自转方向(北半球逆时针、南半球顺时针),由夜半球进入昼半球的分界线为晨线;由昼半球进入夜半球的分界线为昏线
时间法 赤道上地方时为6时的经线与晨昏线(圈)的交点所在的线为晨线;赤道上地方时为18时的经线与晨昏线(圈)的交点所在的线为昏线
方位法 夜半球的东侧为晨线,西侧为昏线;昼半球的东侧为昏线,西侧为晨线
特别说明:以上三种方法适用于各类晨昏线(圈)的判读,但在判读极地俯视图时,需先根据已知条件(如极昼/极夜、经纬度)确定半球,再结合“自转法”判断晨昏线(圈)。
典型例题
下图中O为极点,阴影部分为黑夜。据此完成下列各题。
　　　　　　　　　　　　　　　　
(1)若O点为北极点,则晨线是(　　)
A. B.
C. D.
(2)若图中为昏线,则图中地球的运动方向为(　　)
A.顺时针
B.逆时针
C.自上而下
D.自下而上
答案(1)C　(2)A
解析第(1)题,若图中O点为北极点,从北极上空看,地球呈逆时针方向旋转,顺着自转方向即将由夜半球进入昼半球,因此是晨线。故选C项。第(2)题,材料信息表明,图中O为极点,则地球自转方向只能是顺时针或逆时针,不可能自上而下或自下而上;若图中为昏线,则即将由昼半球进入夜半球,根据图中昼夜分布(阴影部分为黑夜)及变化方向判断,地球自转方向为顺时针。故选A项。
三 使地表物体水平运动方向发生偏转
问题探究
长江三角洲地区是我国经济发达的地区之一,交通便利。随着经济的不断发展,该地区对交通的要求越来越高。有人建议在长江口的南北两侧选择一处再建设一个港口。
结合材料探究:
比较长江口的南北两侧,你认为港口建在哪里比较合理 为什么
提示建在南岸比较合理。因为南岸为长江右岸,受地转偏向力影响,南岸为侵蚀岸,泥沙不易淤积;北岸为长江左岸,泥沙易淤积,不宜建港。
归纳总结
1.地转偏向力
特点 地转偏向力垂直于物体的运动方向;只改变物体的运动方向,不影响其速度;纬度越高,地转偏向力越大
规律 北半球向右偏,南半球向左偏,赤道上不偏转
原理 应用 ①河流沿岸人类活动的选址受地转偏向力的影响,北半球河流冲蚀右岸,泥沙在左岸淤积,故港口、防洪堤坝一般建于右岸,聚落、采砂场宜选在左岸(具体如下图所示); 北半球河流 ②炮弹的发射及确定物品的空投方位; ③根据天气资料图,正确判断风向及其变化; ④根据风或水流的偏转方向判断南北半球
2.地表物体水平运动方向发生偏转的判断方法
(1)顺口溜记忆法。
北右南左赤道无,纬度越高越显著。
(2)“左右手”演示法。
具体方法为:北半球用右手,南半球用左手,且掌心朝上,四指指向物体的原始运动方向,大拇指的指向即物体的偏转方向。具体如下图所示。
典型例题
如图为某排水口的漩涡示意图,其中虚线表示表层水的原始流动方向,实线表示表层水的实际流动方向。据此完成下列各题。
(1)下列说法中正确的是(　　)
A.该地位于北半球
B.该地位于南半球
C.该地排水口水流顺时针辐散
D.该地排水口水流逆时针辐合
(2)导致图中水流运动方向发生变化的力主要是(　　)
A.地转偏向力
B.空气压力
C.摩擦力
D.重力
答案(1)B　(2)A
解析第(1)题,地表水平运动的物体受地转偏向力影响,偏转规律为在北半球向右偏,在南半球向左偏,赤道上不偏转。图中表层水实际运动方向相对于原始方向向左偏,符合南半球地转偏向力偏转规律,故该地位于南半球;排水口水流呈顺时针辐合(结合漩涡形态)。故选B项。第(2)题,地转偏向力是由于地球自转而产生的,能使地表水平运动的物体发生方向偏转,是图中水流运动方向变化的主要原因;空气压力、摩擦力、重力对水流方向的影响较小。故选A项。
地理实践
【动动手,做实验】
地转偏向力模拟实验
1.实验准备
透明且形状规则的玻璃容器(底部带有排水孔,有木塞)、碎纸屑或花朵、自来水。
2.实验过程
在透明的玻璃容器里,盛放3/4的自来水,投放碎纸屑或花朵。迅速拔去木塞,让水自由落下。
3.实验记录
观察、记录实验现象:花朵或碎纸屑逆时针转动。
4.提炼地理原理
沿地表水平运动的物体受到地转偏向力的影响。
成果验收站　
一个晴朗无月的夜晚,某天文爱好者在国家天文台河北兴隆观测站将照相机对准北极星附近的星空并固定好,通过长时间曝光,得到一张绚丽的星轨照片(如图),其中①②间劣弧是同一颗恒星在拍摄期间的完整轨迹。据此完成1~2题。
1.该恒星拍照的起点位置及视运动方向分别是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.①、顺时针 B.②、顺时针
C.①、逆时针 D.②、逆时针
2.此次拍摄,照相机曝光时间约为(　　)
A.2小时 B.4小时
C.6小时 D.8小时
答案1.D　2.C
解析第1题,地球自西向东自转,从北极上空看地球呈逆时针方向旋转;北极星距离地球极远,其在宇宙中的位置可视为固定,因此北半球观测者看到的恒星均围绕北极星呈逆时针方向运动。图中①②间劣弧为同一恒星的完整轨迹,结合视运动方向(逆时针),②为轨迹起点,①为轨迹终点。故选D项。第2题,地球自转角速度为15°/时(除南北极点外),恒星视运动角速度与地球自转角速度一致(15°/时)。图中①②间劣弧对应的圆心角约为90°,根据时间=圆心角÷角速度,可得此次拍摄,照相机曝光时间约为6小时。故选C项。
下图为某日某时刻北半球局部光照示意图,图中阴影部分表示黑夜。据此完成3~4题。
3.图示日期为北半球的(　　)
A.春分日 B.秋分日 C.夏至日 D.冬至日
4.该日,甲、乙、丙、丁四地日出最早的是(　　)
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
答案3.C　4.C
解析第3题,读图可知,北半球北极圈及其以北地区为白昼,即出现极昼现象,结合北半球节气特点,夏至日北极圈及其以北地区出现极昼,春分日、秋分日全球昼夜平分,冬至日北极圈及其以北地区出现极夜。因此图示日期为北半球夏至日。故选C项。第4题,夏至日北半球昼长夜短,纬度越高,昼越长、日出越早;同一纬度,东边地点日出早于西边地点。图中丙地纬度较高,且位于晨线东侧(已日出),且相较于同经度的丁地更远离晨线,因此日出最早。故选C项。
5.阅读图文材料,完成下题。
杭州湾为喇叭状的三角湾,长期以来,北岸受到冲刷侵蚀,南岸不断淤积扩张……下图为杭州湾示意图。
分析杭州湾北岸容易遭受侵蚀的主要原因。
答案在地转偏向力的作用下,海浪向北偏,使北岸更易于遭受侵蚀;夏秋季节,盛行东南风,北岸成为迎风岸,更易遭受海浪的冲刷。
解析海浪受地转偏向力和风向等的影响。
课时·训练
基础巩固
读地球侧视图,完成1~2题。
1.图中甲、乙、丙、丁四个方向看到的地球自转线速度最快的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
2.乙方向所见的经纬网为下图中的(　　)
答案1.C　2.A
解析第1题,地球自转线速度随纬度变化而变化,赤道上最大,越向两极越小。丙方向看到的地球自转线速度最快。第2题,乙方向观测点的投影位于中纬度,而C、D两项观测点的投影都在极点,B项在赤道,故选A项。
下图是假设以哈尔滨为北极点的半球投影图。据此完成3~4题。
3.图中,哈尔滨的自转角速度(　　)
A.约为15°/时 B.约为30°/时
C.约为45°/时 D.为零
4.图中,甲地的自转线速度最接近(　　)
A.1 670千米/时 B.837千米/时
C.1 440千米/时 D.1 170千米/时
答案3.D　4.B
解析第3题,结合地球自转的角速度特点,在极点处为零,现在假设哈尔滨为北极点,那么它的自转角速度就是零。第4题,南北纬60°纬线上的自转线速度约为赤道上的一半。
下图是某条河流平直段的剖面图,面向河流下游,左手方为左岸,右手方为右岸。读图,完成5~6题。
5.若该河流剖面仅受自然力的影响,则该河位于(　　)
A.赤道上 B.回归线上
C.北半球 D.南半球
6.若该河自西向东流动,河堤需要特别加固的是(　　)
A.南岸 B.北岸
C.东岸 D.西岸
答案5.C　6.A
解析第5题,据图可知,左岸堆积,右岸明显受到侵蚀。结合地转偏向力的影响,可推知该河位于北半球。第6题,结合题意,面向河流下游,右手方为右岸,河流自西向东流,那么右岸为河流南岸,为侵蚀岸,故南岸需要特别加固。
读地球光照图(阴影部分表示夜半球),完成7~8题。
7.下列叙述正确的是(　　)
A.是晨线
B.此日为夏至日
C.E点即将进入白天
D.E点较D点后看到日落
8.E点地方时为(　　)
A.6时 B.8时
C.18时 D.14时
答案7.B　8.C
解析第7题,读图可知,北极圈及其以内出现极昼,图示日期为北半球的夏至日,B项正确。此时为白天进入黑夜的分界线,为昏线,A项错误;E点位于昏线上,即将进入黑夜,C项错误;E点正值日落,D点仍处于白昼,故E点较D点先看到日落,D项错误。第8题,E点位于昏线与赤道的交点所在经线,赤道上昏线对应的地方时为18时,因此E点地方时为18时。
读某地区地球自转线速度分布示意图,完成9~10题。
9.图示山脉最可能位于(　　)
A.南半球中纬度地区
B.北半球中纬度地区
C.南半球高纬度地区
D.北半球高纬度地区
10.甲地发育有一条东西向的平直河流,则侵蚀较严重的河段为(　　)
A.东岸 B.南岸
C.西岸 D.北岸
答案9.A　10.D
解析第9题,根据地球自转线速度的纬度分布规律可知,30°至60°的线速度为1 447千米/时到837千米/时,该地自转线速度接近1 200千米/时,故该地位于中纬度地区;高海拔地区线速度高于同纬度低海拔地区,由于等线速度线向南弯曲,说明南部线速度更小,又因线速度自赤道向两极递减,可知图示山脉最可能位于南半球。第10题,甲地位于南半球某山地的东侧,地形西高东低,河流自西向东流,南半球平直河流受地转偏向力影响向左偏转,北岸侵蚀较严重。
能力提升
(2025·湖北高考)某观测小组在当地以星空观测为主题,开展地理研学活动,在准备的星空图上标识了不同季节太阳的位置(下图)。据此完成1~2题。
1.该小组开展星空观测时,为取得好的效果,需要考虑的主要因素有(　　)
①天气　②纬度　③经度　④高度
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
2.观测发现,某夜晚23:54天琴座位于天顶附近,则第2天出现在同一位置的时刻最接近(　　)
A.23:50 B.23:54
C.23:56 D.23:58
答案1.B　2.A
解析第1题,观测星空,首先应选择晴朗少云的夜晚,①正确;其次观测星空还需要大气透明度高、光污染小、场地空旷等条件,故应选择地势较高的地点,④正确;由材料可知,该观测小组是在当地开展星空观测活动,不必考虑经纬度,②③错误。故选B项。第2题,某夜晚23:54天琴座位于天顶附近,第2天再次位于天顶时,刚好过了1个恒星日(23时56分4秒),因此第2天出现在同一位置的时刻最接近23:50。故选A项。
地转偏向力具有重要的地理意义。某些经济活动、军事活动要考虑它的影响。气流、河流等自然地理现象也受其影响。据此并结合所学知识,完成3~4题。
3.某军舰在(59°S,20°W)的海面上,沿20°W经线向南试射导弹,射程为80千米,那么落弹点位于(　　)
A.东半球的中纬度地区
B.东半球的高纬度地区
C.西半球的中纬度地区
D.西半球的高纬度地区
4.下图所示,两条河流下游各有一个小岛,最终小岛可能连接的堤岸是(　　)
A.①③ B.②④
C.②③ D.①④
答案3.A　4.D
解析第3题,受地转偏向力的影响,水平运动的物体在南半球向左偏转,故沿20°W经线向南发射的导弹将偏向20°W东侧,即位于东半球;射程80千米,不足一个纬度的距离,不会越过60°S,故仍位于中纬度地区。第4题,根据纬度可知,两河分别位于北半球和南半球,北半球河流的左岸为堆积岸,南半球河流的右岸为堆积岸。
下图是某地区地球自转线速度分布示意图,R、T在同一纬线上。据此完成5~6题。
5.该区域所在的半球位置和纬度位置是(　　)
A.南半球低纬度
B.北半球中纬度
C.南半球中纬度
D.北半球高纬度
6.一架飞机从R点往东直线飞行,如果一段时间后正好落在T点,则在飞行中应调整航向往(　　)
A.左 B.右
C.上 D.下
答案5.A　6.B
解析第5题,地球自转线速度由赤道向南北两极递减。图中显示该区域自转线速度向南递减,因此该区域位于南半球。赤道上的线速度为1 670千米/时,30°纬线上的线速度为1 447千米/时,图示区域线速度对应的位置介于赤道与30°纬线之间,纬度范围为0°~30°,属于低纬度。A项正确。第6题,RT位于南半球低纬度同一纬线,受地转偏向力影响,水平运动的物体向左偏转。飞机从R点往东飞行,为准确落在T点,飞行中应往右调整航向,B项正确。
7.读下图,完成下列各题。
(1)在图中适当位置画出地球自转方向,并判断图中晨昏线(圈)是晨线还是昏线。
(2)如果图中甲与丙两地纬度数相同,请比较甲、乙、丙、丁四地自转线速度和角速度的大小。
答案(1)见下图。晨线。
(2)线速度:乙>甲=丙>丁。角速度:甲=乙=丙=丁。
解析第(1)题,在北极点附近,围绕北极点画逆时针箭头;结合地球自转方向和昼夜变化判断晨线和昏线。第(2)题,结合地球自转线速度和角速度的变化规律判断大小。
第2课时　产生时差
学 习 目 标 知 识 结 构
结合不同地点存在时差的现象,利用示意图或计算机动画,说明地方时、时区、区时、日界线的概念,掌握时区的划分方法与时差的计算方法
课前·基础认知
地球自转的意义——产生时差
1.地方时
(1)地方时的产生。
由于地球自西向东自转,同纬度但经度不同的地点看到日出的时刻会有早晚。相对位置偏东的地点,要比位置偏西的地点先看到日出,时刻较早。这种因经度不同而出现的不同时刻,称为地方时。
(2)特点:同一经线上的各地,地方时相同;经度每隔15°,地方时相差1小时。
2.时区和区时
全球时区划分示意图
(1)时区:全球以经度每15°范围为1个时区,共划分为24个时区。
(2)区时:每个时区中央经线的地方时即为该时区的标准时。相邻时区的区时相差1小时。
日常生活中的“早晚”与地方时的“早晚”
(1)日常生活中的“早晚”:针对同一地点的不同时刻,时刻数值越小,时间越早(如6时比7时早)。
(2)地方时的“早晚”:针对同一时刻的不同地点,同纬度下,东边地点时刻数值更大,时间更早(如甲地6时、乙地7时,则乙地时间比甲地早)。
3.日界线
(1)日界线:又称“国际日界线”,大致沿180°经线。
(2)日期变更:向东跨越日界线要减去1日,向西跨越日界线要加上1日。
4.特别计时法
(1)有的国家采用本国东部时区的区时:为了充分利用太阳光照。
(2)有的国家采用半区时:采用与中央经线相差7.5°的经线的地方时。
特殊时区——印度“东5.5区”
印度未采用标准时区(跨15°),而是以东五区和东六区的分界经线(东经82.5°)作为中央经线,采用“东5.5区”的区时(即东经82.5°的地方时),这一特殊时区设置与印度的国土经度范围、行政统一需求相关。
(3)有的国家统一采用1个时区的区时:如我国统一采用东八区的区时(东经120°地方时),称为“北京时间”。
【思考感悟】 北京时间是不是就等于北京的地方时
提示不是。北京时间是北京所在的东八区的区时,是东八区中央经线120°E的地方时。北京的地方时是北京所在的116°E经线的地方时,比北京时间晚16分钟。
课堂·重难突破
一 地方时与区时
问题探究
北京时间2025年9月9日10时00分,我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭,成功将遥感四十五号卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。该卫星主要用于科学试验、国土资源普查、农产品估产和防灾减灾等领域。此次任务是长征系列运载火箭的第594次飞行。
结合材料探究:
(1)遥感四十五号卫星发射升空时,北京(116°E)的地方时是多少
(2)遥感四十五号卫星发射升空时,美国纽约(西五区)的地方时是多少
提示(1)北京的地方时是9:44。
(2)美国纽约(西五区)的地方时是9月8日21:00。
归纳总结
1.地方时的计算方法
2.区时的计算方法
计算步骤 具体规则
一定时区,确定出两地所在的时区 根据某地经度确定所在时区:时区数=经度数÷15°,若所得余数小于7.5°,所得整数商为所在时区数;若所得余数大于7.5°,则所在时区数为所得整数商加1。某地在东经度,为东时区;在西经度,为西时区。(7.5°W~7.5°E为中时区,172.5°E~172.5°W为东西十二区)
二定向,确定两时区的相对东、西方向　 若两地分属东、西时区:东时区在东,西时区在西。若两地同属东时区:区号大的在东,区号小的在西。若两地同属西时区:区号大的在西,区号小的在东
三定差,确定两个时区相差的个数 若两地分属东、西时区:时区差=东时区区号+西时区区号。若两地同属东时区或同属西时区:时区差=大号区号-小号区号
四定值,计算所求区的区时 所求时区的区时=已知时区的区时±时区差×1小时(“东加西减”:所求地在已知地东边,用“+”;所求地在已知地西边,用“-”)
3.与行程有关的时间计算方法
若有一架飞机某日某时从A地起飞,经过m小时的飞行,降落在B地,求飞机降落时B地的时间。
起飞时A地时间降落时A地时间
起飞时B地时间降落时B地时间
注意:加减的选取原则为“东加西减”,即B地位于A地的东边用加号,B地位于A地的西边用减号。
典型例题
大雪满初晨,开门万象新。北京时间2024年12月6日23:16我们迎来了冬天的第三个节气——大雪。大雪节气的特点是气温显著下降、降雪概率与范围明显增大。据此完成下列各题。
　　　　　　　　　　　　　　　　
(1)我国迎来大雪节气时,中时区的区时为(　　)
A.12月5日23:16
B.12月6日7:16
C.12月6日15:16
D.12月7日7:16
(2)我国迎来大雪节气时,云南大理(100°E,25°N)的地方时为12月6日(　　)
A.21:56 B.23:16
C.18:16 D.20:56
答案(1)C　(2)A
解析第(1)题,北京时间为东八区的区时,中时区(零时区)与东八区的区时差为8小时,中时区在东八区西侧,时间更晚。因此中时区的区时为23:16-8小时=15:16,日期仍为12月6日。故选C项。第(2)题,北京时间是120°E的地方时,大理(100°E)与120°E的经度差为20°,地方时差=20°×4分钟/°=80分钟(1小时20分钟)。大理在120°E西侧,地方时更晚,因此大理地方时=23:16-80分钟=21:56。故选A项。
二 日期分界线
问题探究
一位孕妇乘坐邮轮时,在180°经线附近,于某年12月31日生下一个女孩,接着又生下一个男孩。按照实际出生日期计算,后出生的男孩反而是哥哥,先出生的女孩却是妹妹。
结合材料探究:
(1)针对材料中的状况,你知道为什么吗
(2)你能计算出男孩的出生日期吗
提示(1)这种情况由国际日界线的特点决定。自西向东过日界线,日期需要减去一天;反之,日期需要加上一天。由材料可推知,邮轮自西向东跨越了日界线。
(2)女孩在国际日界线西侧出生,日期是12月31日,男孩在国际日界线东侧出生,其出生的日期是12月30日。
归纳总结
1.明确日界线的类型
类型 自然日界线 国际日界线
经线 地方时为0时的经线 180°经线
日期 分界
特点 0时所在的经线时刻在变,该线在地球表面自东向西移动 该线在地球上的位置不变
2.明确日期的变更特点
(1)顺着地球自转的方向,过0时所在的经线日期要加1天,过国际日界线日期则要减1天。如下表所示。
示意图
(2)日界线的相关计算。
①新旧一天的范围判断:新一天的范围是从0时所在的经线向东至180°经线;旧一天的范围是从0时所在的经线向西至180°经线。
②新旧一天的比例计算:新一天占全球的比例=180°经线的地方时÷24(或新一天所占经度范围÷360°);旧一天占全球的比例=(24-180°经线的地方时)÷24(或旧一天所占经度范围÷360°)。
180°经线的地方时是几时,全球进入新一天的范围就跨几个小时(即新一天的经度范围为15°×该时刻)。　
典型例题
北京时间2025年4月24日17:17,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。据此完成下列各题。
(1)位于纽约(40°N,74°W)的小明观看神舟二十号载人飞船发射直播时,当地时间约为(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.23日4:17 B.24日4:17
C.24日14:17 D.25日6:17
(2)神舟二十号载人飞船发射时,地球上处于4月24日的范围约占全球的(　　)
A.1/8 B.7/8 C.1/2 D.3/5
答案(1)B　(2)B
解析第(1)题,北京时间为东八区的区时,纽约(74°W)位于西五区。东八区与西五区的区时差为8+5=13小时,纽约时间比北京时间晚,因此纽约当地时间=17:17-13小时=4:17,日期为4月24日。故选B项。第(2)题,神舟二十号发射时,北京时间(120°E地方时)为17:17。0时所在的经线与120°E的经度差=17小时17分钟×15°/时≈259.25°,由于0时所在的经线在120°E西侧,因此0时所在的经线经度=120°E-259.25°≈-139.25°(即西经139.25°)。新一天(4月24日)的范围是从西经139.25°向东至180°,经度范围约为319.25°,占全球比例≈319.25°÷360°≈88.7%,接近7/8。故选B项。
成果验收站　
下图是中心点为南极点的地球示意图,图中阴影部分为11月16日,非阴影部分为11月17日。据此完成1~2题。
1.图中经线SD的经度为(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.0° B.90°E
C.180° D.135°W
2.北京时间为(　　)
A.11月16日8时 B.11月17日8时
C.11月16日20时 D.11月17日20时
答案1.C　2.B
解析第1题,该图为南极点俯视图,地球自转方向为顺时针。日期分界线有两条:国际日界线(人为日界线)和0时所在的经线(自然日界线)。顺着地球自转方向越过日界线,若日期从新一天(11月17日)变为旧一天(11月16日),则该日界线为国际日界线(大致是180°经线);若日期从旧一天变为新一天,则为0时所在的经线。图中顺着地球自转方向越过SD,日期从11月17日变为11月16日,因此SD为180°经线;SC为0时所在的经线。故选C项。第2题,由上题可知,SC为0时所在的经线,且SC与SD(180°经线)组成经线圈,因此SC的经度为0°。0°经线地方时为0时,北京时间为120°E的地方时,120°E与0°经线的经度差为120°,两地地方时差为8小时。120°E在0°经线东侧,时间更早,因此北京时间=0时+8小时=8时;又因120°E位于非阴影部分(11月17日),故北京时间为11月17日8时。故选B项。
下图中阴影部分表示夜半球。读图,完成3~5题。
3.下列关于的说法,不正确的是(　　)
A.为晨线
B.为昏线
C.地方时相同
D.该日日出时间相同
4.P点所属时区是(　　)
A.东七区 B.东六区
C.东八区 D.东九区
5.此时Q点的地方时为(　　)
A.0时 B.6时
C.12时 D.18时
答案3.B　4.A　5.B
解析第3题,据图可知,为晨昏线(圈),Q点位于晨昏线(圈)与赤道的交点上,晨昏线(圈)以西为黑夜,以东为白昼,因此该晨昏线(圈)为晨线,B项符合题意。第4题,读图可知,P点位于东经100°经线上,根据公式,时区=当地的经度/15°,若所得结果余数小于7.5°,所得整数商为当前时区数,若所得结果余数大于7.5°,那就为所得整数商再加1。即100°÷15°的商为6,余数为10°,余数大于7.5°,所以P点所属时区是东七区。故选A项。第5题,读图可知,Q点位于晨昏线(圈)与赤道的交点上,晨昏线(圈)以西为黑夜,以东为白昼,因此该晨昏线(圈)为晨线,晨线与赤道的交点Q点的地方时为6时。故选B项。
6.图1中为昏线,且与极圈相切。读图,完成下列各题。
图1
图2
(1)此时为　　　月　　　日前后,太阳直射点的地理坐标为　　　　　　　　　　。
(2)此时,北京时间为　　　时。
(3)此时,　　　经线和　　　经线将全球划分为两个日期。
(4)在图2上完成日照图。〔画出晨昏线(圈),用阴影表示夜半球〕
答案(1)6　22　(23°26'N,180°)
(2)8
(3)180°　0°
(4)见下图。
解析第(1)题,根据昏线的含义,推知66°34'N及其以北地区出现了极昼,所以此时为6月22日前后。直射点的纬度一定在23°26'N。求经度遵循的规律:直射点所在的经度地方时一定是12时,B点与赤道相交,又有昏线经过,故为18时,其经度是90°W。通过计算就能得出结果。第(2)题,依据上题,可以计算。第(3)题,日期分界线为0时经线和180°经线,而此时0时经线恰好为0°经线。第(4)题,抓住关键点,90°W是18时,90°E则为6时,北极圈及其以北出现极昼现象。
课时·训练
基础巩固
北京时间2024年8月18日3:10,堪察加半岛东岸远海发生7.0级地震。地震发生前不久,堪察加半岛北部的希韦卢奇火山开始喷发,该火山是世界上最活跃的火山之一。下图示意此次地震震中的位置。据此完成1~2题。
1.此次地震发生时,巴西利亚(15°47'S,47°56'W)的区时是 (　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.8:10 B.16:10
C.14:10 D.22:10
2.此次地震发生时,全球旧的一天与新的一天范围的比值约为(　　)
A.7∶24 B.17∶24
C.7∶17 D.17∶7
答案1.B　2.D
解析第1题,巴西利亚位于西三区,地震发生时东八区(北京时间)为8月18日3:10。西三区的区时比东八区的区时晚11小时,因此巴西利亚区时为8月17日16:10,B项正确。第2题,地震发生时北京时间为8月18日3:10,东十二区的区时为8月18日7:10。新的一天范围约占7.5个时区;旧的一天范围约占16.5个时区,因此全球旧的一天与新的一天范围的比值约为17∶7,D项正确。
为避免人们生活中日期的混乱,国际上规定了日期分界线。下图是某校学生自制的日期钟,其中短指针所对应的日界线不动,通过长指针的转动表示全球日期分布。读图,完成3~5题。
3.当长指针指向Q时,伦敦时间为(　　)
A.21时 B.15时
C.9时 D.3时
4.当北京时间8:00时,长指针指向(　　)
A.M B.N C.P D.Q
5.图中长指针转动方向和角速度分别是(　　)
A.逆时针　7.5°/时
B.顺时针　7.5°/时
C.逆时针　15°/时
D.顺时针　15°/时
答案3.B　4.C　5.D
解析第3题,根据图示经度分布可知,Q为135°E,地方时为0时,结合地方时(或区时)计算方法可知,此时伦敦时间(0时区区时)为15时。第4题,当北京时间8:00时,即120°E的地方时为8:00,此时中时区为0:00,故长指针指向P。第5题,根据指针意义并结合地方时产生的原因可确定长指针做顺时针运动,转动的角速度为15°/时。
6.读地球某时刻晨昏线(圈)分布图,完成下列各题。
(1)该图是以　　　极点为中心的示意图,P点在N点的　　　　方向,P点地方时为　　　　时。
(2)在图中画出太阳光线。
(3)为　　　　线(圈),其中是　　　线,是　　　线。相对于地表的运动方向是　　　　　　　　。
(4)此时,北京时间是　　　时。
(5)判断全球该日新、旧日期范围之比。
答案(1)南　东南　0(或24)
(2)画图略(太阳光线从右侧水平照过来)
(3)晨昏　晨　昏　自东向西
(4)17
(5)7∶1。
解析第(1)题,读图可知,地球自转方向为顺时针,故该图是以南极点为中心的投影图,P点在N点的东南方向,P点所在经线平分夜半球,地方时为0时。第(2)题,阴影部分为夜半球,太阳光线应从右侧水平照过来。第(3)题,图中为晨昏线(圈),为昏线,为晨线,晨昏线(圈)相对于地球表面自东向西运动。第(4)题,图中0°经线为9时,则北京时间为17时。第(5)题,图中P点经度为135°W且为0时,故新的一天从135°W向东至180°跨315°,旧的一天跨45°,两者之比为7∶1。
能力提升
下图中阴影部分表示7月7日,非阴影部分表示7月8日,每两条经线之间的间隔相等,箭头表示地球自转方向。据此完成1~2题。
1.此时,A点的地方时是(　　)
A.7月8日12时 B.7月7日24时
C.7月8日6时 D.7月8日16时
2.此时,北京时间是(　　)
A.7月8日15时 B.7月8日14时
C.7月8日20时 D.7月7日14时
答案1.C　2.B
解析第1题,根据地球自转方向可判断,该图是以北极点为中心的示意图,再根据与135°E经线的角度关系可知,与A点相对的经线为180°经线,那么另一条日期分界线是0时所在的经线。根据地球自转方向可知,A点位于0时所在的经线以东90°,从而可确定其地方时为6时,再结合题干中的日期信息即可确定答案。第2题,结合上题分析可知,A点经度为0°,地方时为6时,再结合区时计算方法可知,北京时间(120°E地方时)为7月8日14时。
位于非洲中部西海岸的加蓬,素有“绿金之国”的美誉。在加蓬,漂浮上岸、留在沙滩上的大木头曾比比皆是,沿海木材加工厂、家具厂一家连一家。加蓬从2010年开始禁止原木出口,并制定了长期出口木制成品和半成品的目标。读图,完成下题。
3.我国某企业从加蓬进口一批木材半成品,位于广州的总部于2024年7月4日16时电话联系对方,此时利伯维尔的区时是(　　)
A.7月4日1时 B.7月4日9时
C.7月5日11时 D.7月5日23时
答案B
解析读图可知,利伯维尔位于东一区,广州使用北京时间,为东八区区时,比东一区早7个小时,广州为2024年7月4日16时,则利伯维尔为7月4日9时,故选B项。
下面为北印度洋(局部)洋流图。读图,完成4~5题。
4.当新一天的范围正好占全球的3/4时,图中①地的区时为(　　)
A.7时 B.9时 C.12时 D.21时
5.如果图中虚线为晨昏线(圈),则此时北京时间为(　　)
A.8时 B.10时 C.18时 D.22时
答案4.B　5.D
解析第4题,由图可知,①地位于45°E,处于东三区;当新一天的范围正好占全球的3/4时,可推算东十二区的区时为18时,这样可以计算出东三区的区时为9时。第5题,该图中北印度洋洋流呈顺时针方向流动,可知此时为北半球夏季,北半球昼长夜短,如果虚线为晨昏线(圈),则应该为昏线,所以虚线与赤道的交点处(即东经60°)地方时为18时,这样可以计算出北京时间为22时。
6.下图中阴影部分为黑夜。读图,完成下列各题。
(1)选择恰当符号并在图中适当位置标注出该图的极点。
(2)判断是晨线还是昏线,并说明其移动方向。
(3)分别判断图示A、B、D、E自转线速度和角速度的大小。
(4)计算A、C的地方时。
(5)若A点所在的经线为120°E,计算与北京处于同一日期的地区占全球的比例。
答案(1)用“S”在图示顶点(90°附近)标注出来即可。
(2)晨线。移动方向:自东向西。
(3)线速度:A>B>D>E。角速度:A=B=D=E。
(4)A点的地方时为4时,C点的地方时为6时。
(5)1/3。
解析第(1)题,结合地球自转方向判断图示区域在南半球,其绕转中心为南极点,用符号“S”表示。第(2)题,晨昏线(圈)运动方向和地球自转方向相反。第(3)题,结合地球自转速度的变化规律确定答案。第(4)题,晨线与赤道交点的地方时为6时,A点在C点以西相差30°的地方,时间晚两个小时,为4时。第(5)题,北京所在的时区为东八区,中央经线为120°E,此时为4时,可计算东十二区为8时,故与北京处于同一日期的地区占全球的比例为8/24=1/3。
第二节　地球公转的意义
第1课时　太阳直射点的回归运动、正午太阳高度角的变化
学 习 目 标 知 识 结 构
1.结合示意图,概括地球公转的方向、周期、速度等基本特征
2.结合材料,分析黄赤交角与太阳直射点回归运动的规律及其产生的影响
3.结合材料,说明不同区域正午太阳高度的大小和变化,解释太阳高度的时空分布规律
4.运用正午太阳高度解决实际问题,如楼间距、太阳能热水器的安装角度等问题
课前·基础认知
一、地球公转的基本特征
1.方向:自西向东。
2.轨道:接近正圆的椭圆。
3.周期:1恒星年,为365日6时9分10秒。
4.速度
公转位置 时间 公转速度
A点:远日点 7月初 较慢
B点:近日点 1月初 较快
【思考感悟】 通常年份,北半球夏半年(自春分日至秋分日)是186天,冬半年(自秋分日至次年春分日)是179天。为什么夏半年比冬半年长了一个星期
提示北半球夏半年,地球公转经过远日点,公转速度较慢,所需时间较长;冬半年,地球公转经过近日点,公转速度较快,所需时间较短。故北半球夏半年天数比冬半年天数多。
二、太阳直射点的回归运动
1.黄赤交角示意图
2.影响
太阳直射点在南、北回归线之间往返移动。图1为二分二至(注:本书所说的二分二至,均指北半球)日地球的位置图,图2为太阳直射点回归运动图。
图1
图2
3.周期:1回归年,为365日5时48分46秒。
太阳直射点在南北回归线之间的移动速度并不是均匀的,越接近赤道,太阳直射点的移动速度越快;越接近回归线,太阳直射点的移动速度越慢。
三、正午太阳高度角的变化
1.概念
一天中太阳高度的最大值。太阳高度则是指太阳光线 与地平面之间的夹角。
2.变化规律
(1)纬度变化规律:同一时刻,各地正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
春、秋分日 由赤道向南北两侧递减
夏至日 由北回归线向南北两侧递减
冬至日 由南回归线向南北两侧递减
(2)季节变化规律。
①夏至日:北回归线及其以北地区正午太阳高度达到一年中的最大值;南半球的各纬度地区达到一年中的最小值。
②冬至日:南回归线及其以南地区正午太阳高度达到一年中的最大值;北半球的各纬度地区达到一年中的最小值。
③春、秋分日:赤道上正午太阳高度达到一年中最大值,其他地区介于最大值和最小值之间。
课堂·重难突破
一 太阳直射点的回归运动
问题探究
英国一位古文明研究专家在书中写道,“黄赤交角会发生周期性的变化,这个周期是41 000年,交角改变在22.1°到24.5°之间,准确性和可预测性不亚于瑞士钟表。”
结合材料探究:
(1)为什么会有黄赤交角
(2)若黄赤交角变为24.5°,太阳直射点回归运动的范围将会如何变化
提示(1)地球在自转的同时也在围绕太阳公转,并且地轴是倾斜的。
(2)太阳直射点在24.5°N~24.5°S之间移动,太阳直射点回归运动的范围会变大。
归纳总结
1.地球公转示意图
2.黄赤交角的特点
(1)静态特征:一轴、两面、三角度。
特点 含义
一轴 地球的自转轴,始终与赤道平面垂直(地轴北端始终指向北极星附近)
黄道平面 地球绕太阳公转的轨道平面
赤道平面 通过地心且与地轴垂直的平面
黄赤交角 黄道平面与赤道平面的夹角,目前约为23°26'
地轴与黄道平面的夹角 与黄赤交角互余,目前约为66°34'
地轴与赤道平面的夹角 地轴与赤道平面垂直,夹角为90°
(2)地球公转过程中的动态特征:两个变、三个基本不变。
特点 含义 表现方面
两个变 黄道平面与赤道平面的交线 地球公转过程中,交线的空间位置随地球位置变化而变化
地轴与太阳光线的相对位置 地球公转过程中,地轴与太阳光线的夹角随日地相对位置变化而变化
三个基 本不变 地轴的空间指向 地轴北端始终指向北极星附近,空间指向长期稳定
黄赤交角的大小 目前黄赤交角约为23°26',短期内(人类历史尺度)基本保持不变
地球的运动方向 地球始终自西向东自转,自西向东公转,运动方向不变
3.黄赤交角的影响
黄赤交角的存在以及地球公转时地轴的北端始终指向北极星附近,使得太阳直射点在南、北回归线之间往返运动(如下图)。
4.黄赤交角变化带来的影响
典型例题
如图示意地球公转的轨道,图中甲、乙、丙、丁四点将轨道分成四等份。读图,完成下列各题。
(1)地球在公转轨道上运动所用时间最少的一段是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.甲→乙 B.乙→丙 C.丙→丁 D.丁→甲
(2)每年的11月11日地球在公转轨道的位置距甲、乙、丙、丁四点最近的是(　　)
A.甲点 B.乙点 C.丙点 D.丁点
答案(1)A　(2)A
解析第(1)题,从图中可以看出,P点在近日点附近。甲、乙、丙、丁四点将地球公转的轨道分成四等份,根据图中太阳的位置可以判定甲→乙段地球经过近日点,公转速度快,用时最少。故选A项。第(2)题,由图可知,P点在近日点附近,时间为1月初,根据地球公转的方向可知,乙为1月初过后,甲为1月初之前,11月11日为1月初之前的一个多月,故11月11日地球在公转轨道的位置最接近甲点。故选A项。
二 正午太阳高度角的变化
问题探究
我国北方某市新建一处居民住宅小区,规划设计阶段严格按照当地日照标准测算楼间距,规划标准楼间距为50米,小区整体绿化率规划为50%。设计人员在规划时,充分结合当地正午太阳高度的季节变化规律,精准核算南北楼栋间距,保障低层住户全年合理的采光条件,科学完成小区楼栋布局与绿化规划。
结合材料探究:
(1)小区规划设计时为什么这么重视楼间距问题
(2)每年的夏至日至冬至日,我国北方地区的正午太阳高度如何变化
提示(1)在太阳高度一定的情况下,楼间距的大小会影响到楼房室内的采光。
(2)正午太阳高度逐渐减小。
归纳总结
1.正午太阳高度分布和变化规律
(1)同线相等规律:同一纬线上的各地,正午太阳高度相等。
(2)对称规律:同一日期,以太阳直射点所在纬线为对称轴,南北对称的两条纬线(纬度数相等,分别位于太阳直射点所在纬线南北两侧),正午太阳高度相等。
(3)“近大远小”规律:离太阳直射点所在纬线越近,正午太阳高度越大;离太阳直射点所在纬线越远,正午太阳高度越小。
(4)“来增去减”规律:太阳直射点向某地所在纬线移动时,该地正午太阳高度增大;太阳直射点远离某地所在纬线时,该地正午太阳高度减小。
2.正午太阳高度的变化规律
(1)正午太阳高度的纬度变化规律:同一时刻,各地正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。如下图所示。
(2)正午太阳高度的季节变化规律:同一地点正午太阳高度随季节作有规律的变化。如下图所示。
3.正午太阳高度的计算
α=90°- |Φ±δ|。其中,Φ为当地地理纬度,δ为太阳直射点的纬度。“|Φ±δ|”为当地纬度与太阳直射点纬度的差值(同半球减,异半球加)。
典型例题
某地地理爱好者对当地正午阳光进行观测。下图是来自观测地的记录图。据此完成下列各题。
(1)该观测地位于(　　)
A.北回归线 B.南回归线
C.北半球热带 D.南半球热带
(2)该观测地3月21日正午太阳高度为(　　)
A.66°26' B.66°34'
C.86°26' D.86°34'
(3)该观测地9月23日与12月22日正午太阳(　　)
A.方位和高度都相同
B.方位和高度都不同
C.方位相同,高度不同
D.方位不同,高度相同
答案(1)C　(2)D　(3)C
解析第(1)题,6月22日接近夏至日,太阳直射点接近北回归线(23°26'N)。根据正午太阳高度公式α=90°-|φ-δ|(α为正午太阳高度,φ为当地纬度,δ为太阳直射点纬度),已知观测地与直射点纬度差为20°,则|φ-23°26'N|=20°,解得φ=43°26'N或3°26'N。该地有太阳直射现象,φ=3°26'N,位于北半球热带(南北回归线之间为热带)。C项正确。第(2)题,由上题可知,观测地纬度φ=3°26'N。3月21日接近春分日,太阳直射点接近赤道,根据正午太阳高度公式α=90°-|3°26'N-0°|=86°34',D项正确。第(3)题,9月23日接近秋分日,太阳直射点接近赤道;12月22日接近冬至日,太阳直射点接近南回归线。观测地位于北半球(3°26'N),两日期太阳直射点均在观测地南侧,因此正午太阳均位于正南方向,方位相同;根据正午太阳高度公式,秋分日α=90°-|3°26'N-0°|=86°34',冬至日α=90°-|3°26'N-23°26'S|=70°,高度不同。故选C项。
太阳直射点的纬度位置决定了太阳在正午时的方向。如果太阳直射点位于观察点以南,则正午太阳位于观察点的南方;如果太阳直射点位于观察点以北,则正午太阳位于观察点的北方。
地理实践
【动动手,做实验】
正午太阳高度测量
1.实验准备
长度为1米多的直杆(不锈钢或者木质)、卷尺、准时的表、当地经纬度、特殊节气下晴朗的白天、纸、笔。
2.实验过程
找一处平整的空地,将直杆垂直于地面固定好,地面以上部分保持1米长。每隔1个小时记录一次杆影长度及位置。
3.实验记录
观察、记录实验现象。
时间 … 9时 10时 11时 …
长度
4.计算正午太阳高度
(1)总结太阳高度与物体影长的关系。
(2)计算正午时太阳高度:以直杆顶部与其影子顶端的连线为直角三角形的斜边,影子和斜边的夹角就是此时的太阳高度角α,tanα=杆长/影长。
成果验收站　
2024年10月12日,2024年最值得期待的C/2023 A3紫金山—阿特拉斯彗星最接近地球,于当天傍晚“现身”天空。从该日起一直到10月26日,是观测这颗彗星的最佳时间段,全国多地均能观测到。图1为地球公转轨道示意图,图2为地球公转位置示意图。据此完成1~2题。
图1
图2
1.在紫金山—阿特拉斯彗星最佳观测时段,地球在公转轨道上的位置位于图2中的(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.a和b之间 B.b和c之间
C.c和d之间 D.d和a之间
2.根据图1分析,紫金山—阿特拉斯彗星最佳观测时段,太阳直射点的运动情况是(　　)
A.太阳直射点在①和②之间且向北运动
B.太阳直射点在②和③之间且向南运动
C.太阳直射点在③和④之间且向南运动
D.太阳直射点从④和⑤之间且向北运动
答案1.C　2.C
解析第1题,地球公转轨道上,b位置太阳直射北回归线,为夏至日(6月22日前后);c位置太阳直射赤道,为秋分日(9月23日前后);d位置太阳直射南回归线,为冬至日(12月22日前后);a位置太阳直射赤道,为春分日(3月21日前后)。10月12日—26日处于秋分日与冬至日之间,对应图2中的c和d之间。故选C项。第2题,读图1可知,①为春分日,②为夏至日,③为秋分日,④为冬至日,10月12日—26日,太阳直射点位于③和④之间且向南运动。故选C项。
“五一”(5月1日)当天,小明在我国某地广场观测到10:22和14:02两个时刻(北京时间),广场中心雕塑影子顶端分别落在花坛边缘的甲、乙处。下图为广场雕塑影子示意图。据此完成3~4题。
3.该日10:22至14:02期间,当地(　　)
①太阳高度先增大后减小　②太阳高度先减小后增大　③太阳方位从东南到西南　④太阳方位从东北到西北
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
4.该广场可能位于(　　)
A.兰州(约103°E)
B.昆明(约102°E)
C.合肥(约117°E)
D.哈尔滨(约126°E)
答案3.A　4.C
解析第3题,根据所学知识可知,一天中地方时12:00(正午),太阳高度最大。读图可知,10:22至14:02期间,影子长度先变短、后变长,且两时刻影长相等,说明两时刻关于正午对称,因此太阳高度先增大后减小,①正确,②错误;我国位于北半球,5月1日太阳直射北半球,日出东北、日落西北,但正午太阳位于正南。10:22时,影子朝向西北,说明太阳位于东南;14:02时,影子朝向东北,说明太阳位于西南,因此太阳方位从东南到西南,③正确,④错误。故选A项。第4题,当地正午(地方时12:00)时,影子最短,且两时刻(10:22、14:02)关于正午对称,因此两时刻的中间时间(北京时间12:12)接近当地正午(地方时12:00)。两地时间差:北京时间12:12对应当地12:00,说明当地地方时比北京时间晚12分钟。根据每4分钟对应经度差1°计算,12分钟对应经度差3°,当地经度=120°E-3°=117°E(地方时晚,说明经度偏西)。选项中城市中兰州(约103°E)、昆明(约102°E)、哈尔滨(约126°E)均不符合题意;合肥(约117°E)与计算经度一致。故选C项。
5.读黄赤交角示意图,完成下列各题。
(1)恒星①是　　　　星;角②的度数是　　　　;平面③的名称是　　　　　　　　　　　　。
(2)当太阳直射点位于F点时,可能的日期是　　　　(选择填空);当太阳直射点位于H点时,可能的日期是　　(选择填空)。
A.3月21日前后 B.6月22日前后
C.9月23日前后 D.12月22日前后
(3)当太阳直射点由E移至F的过程中,北京正午太阳高度如何变化
(4)若角②变大,则地球上太阳直射的范围将如何变化
答案(1)北极　66°34'　黄道平面
(2)B　D
(3)北京正午太阳高度越来越大。
(4)太阳直射的范围变小。
解析第(1)题,地轴北端指向北极星附近。角②与黄赤交角互余。平面③为地球绕太阳公转的轨道平面——黄道平面。第(2)题,F点位于北回归线,太阳直射北回归线时,日期是6月22日前后,即北半球夏至日。H点位于南回归线,太阳直射南回归线时为北半球冬至日,日期是12月22日前后。第(3)题,距离太阳直射点越近,正午太阳高度越大。太阳直射点由赤道向北回归线移动的过程中,距离北京越来越近,故北京的正午太阳高度会越来越大。第(4)题,角②与黄赤交角互余,若其变大,意味着黄赤交角变小,地球上太阳直射的范围就会变小。
课时·训练
基础巩固
下图为某同学演示地球公转的示意图。读图,完成1~3题。
1.该同学在进行地球公转演示的过程中,需要做到(　　)
①使“太阳光线”对准地球仪的球心　②保持地轴的空间指向不变　③使地球仪按照顺时针方向移动　④使“地球”公转的同时还在自转
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.①②③ B.①②④
C.①③④ D.②③④
2.该同学将地球仪沿图示轨道移动一周,可以观察到“太阳”直射点的移动范围是(　　)
A.23°26'S~23°26'N
B.90°S~90°N
C.66°34'S~66°34'N
D.始终直射赤道
3.若地球所在位置如图所示,则此时的日期是(　　)
A.6月22日前后
B.12月22日前后
C.3月21日前后
D.9月23日前后
答案1.B　2.A　3.B
解析第1题,球心在公转轨道面内,所以“太阳光线”应对准地球仪的球心。地球在公转的同时也在自转,公转的方向是逆时针,在公转的过程中地轴始终指向北极星,空间指向不变,B项正确。第2题,地球公转一周,太阳直射点最北到北回归线(23°26'N),最南到南回归线(23°26'S),所以该同学将地球仪沿图示轨道移动一周,可以观察到“太阳”直射点的移动范围是23°26'S~23°26'N,A项正确。第3题,从图中可以看出太阳直射南回归线,为北半球冬至日,日期是12月22日前后,B项正确。
飞檐是指屋檐的檐部向上翘起,是一种考虑室内光照和建筑美观的中国传统建筑特色,是我国古代劳动人民智慧的结晶。图1为飞檐景观,图2示意飞檐光照原理。据此完成4~5题。
图1
图2
4.从室内光照的角度考虑,“飞檐”设计的主要目的是(　　)
A.扩大夏季遮阳的面积
B.缩小夏季遮阳的面积
C.扩大冬季采光的面积
D.缩小冬季采光的面积
5.某建筑设计师在浙江采用了“飞檐”的设计。若屋顶高度不变,与北京相比,应做的调整有(　　)
①飞檐长度不变,加大飞檐翘起角度　②飞檐翘起角度不变,缩短飞檐　③飞檐长度不变,缩小飞檐翘起角度　④飞檐翘起角度不变,加长飞檐
A.①② B.②③
C.①④ D.③④
答案4.C　5.A
解析第4题,与普通屋檐相比,飞檐上翘对太阳高度角较大的夏季正午阳光影响小,A、B两项错误;但有利于太阳高度角较小的冬季正午太阳光进入室内,明显扩大了冬季采光的面积,C项正确,D项错误。第5题,浙江纬度低于北京,冬季浙江正午太阳高度角较大,北京正午太阳高度角较小。飞檐长度不变,加大飞檐翘起角度,有利于冬季扩大采光面积,①正确,③错误;若飞檐翘起角度不变,应缩短飞檐,才能使室内光照面积增大,②正确,④错误。综合上述分析,A项正确。
太阳能热水器集热板与地面的夹角可调节。为使集热效率达到最高,应保持正午太阳光线与集热板垂直,若当地的正午太阳高度为α,则集热板与地面的夹角应为90°-α,如下图所示。读图,完成6~7题。
6.郑州一年中集热板和地面夹角最大的月份是(　　)
A.3月 B.6月
C.9月 D.12月
7.同一时间,为使集热效率达到最高,集热板和地面夹角最大的城市是(　　)
A.哈尔滨 B.北京
C.郑州 D.上海
答案6.D　7.A
解析第6题,集热板与地面的夹角为90°-α,与正午太阳高度α互余;当集热板与地面夹角最大时,正午太阳高度α应该最小。根据北半球正午太阳高度的时间变化规律可知,冬至日,太阳直射南回归线,北半球正午太阳高度最小。第7题,结合上题的分析可知,集热板与地面夹角最大的城市,应该是正午太阳高度最小的城市;根据正午太阳高度的纬度变化规律可知,在同一时间,与太阳直射点所在纬度相距越远,正午太阳高度越小,在选项所给四个城市中,哈尔滨纬度最高,离太阳直射点最远。
8.读图,完成下列各题。
(1)图中A、B、C表示赤道平面的是　　　　。　
(2)在图中用α表示出黄赤交角。
(3)假如黄赤交角的度数为零,太阳直射点将会沿　　　　　　移动。
答案(1)A
(2)略。
(3)赤道
解析第(1)题,首先找到地轴,地轴与大圆相交,且出露端头,图中信息还有虚线(平行的四条),代表回归线和极圈,那么与虚线垂直的线就是地轴。与地轴垂直相交且过地心的平面是赤道平面。第(2)题,上题中已确定赤道平面,因为图中地轴是倾斜的,故黄道平面就是B,A与B的夹角为黄赤交角。第(3)题,假如黄赤交角度数为零,则太阳直射点始终在赤道上。
能力提升
二十四节气是中华文明的结晶,已被列入《人类非物质文化遗产代表作名录》。据此完成1~2题。
1.2025年1月29日为农历乙巳年春节,从冬至日到春节,地球公转速度(　　)
A.逐渐变快
B.逐渐变慢
C.先变慢,后变快
D.先变快,后变慢
2.每年小满至大暑期间,太阳直射点的移动方向是(　　)
A.自南向北移动
B.先向北后向南移动
C.自北向南移动
D.先向南后向北移动
答案1.D　2.B
解析第1题,冬至日(12月22日前后)到春节(1月29日)期间,地球会经过近日点(1月初)。地球公转速度在近日点最快,因此这段时间公转速度先变快,后变慢,D项正确。第2题,小满在5月22日前后,夏至日为6月22日前后,大暑在7月22日前后。小满至夏至,太阳直射点向北移动;夏至至大暑,太阳直射点向南移动。故选B项。
登封观星台位于河南省登封市(约34°N,113°E),是中国现存最早的古天文台建筑。观星台上有两间小屋,小屋之间有一横梁,台下正北方有一“长堤”(见图1),每天正午,横梁的影子会投在“长堤”上,利用它可以了解四季变化。据此完成3~4题。
图1
图2　地球公转轨道及北半
球二分二至日示意图
3.当地球由图2中丙处向乙处运动期间,正午时横梁在“长堤”上的投影逐日移动方向为(　　)
A.东 B.西 C.南 D.北
4.若黄赤交角变小,则夏至日该地正午时横梁在“长堤”上投影位置的变化为(　　)
A.变远 B.变近
C.向东北移动 D.向西北移动
答案3.D　4.A
解析第3题,正午太阳高度越大,投影越短,投影距离南方近。当地球由丙处向乙处运动期间,太阳直射点由赤道向南回归线移动,北半球正午太阳高度变小,投影往北移动。第4题,若黄赤交角变小,北回归线所在的纬度变低,该地最大的正午太阳高度变小,投影变长,所以投影的位置变远。
小周家计划在某市(约21°26'N)的某楼盘买房,该楼盘的楼是东西向延伸,每家南北均有阳台;三栋楼的楼高均为48米,楼层高3米,楼间距如图1所示,有一停车场(车位布置如图2所示)。读图,完成5~6题。
图1
图2　停车场车位图
5.小周的爷爷不想买太高楼层,奶奶希望更安静,小周自己要求正午室内不要出现晒不到太阳的情况,小周家最好买二栋的(　　)
A.2楼 B.7楼
C.10楼 D.都可以
6.小周的父亲想在停车场买一停车位(停车场长度与楼长一致),现在只有甲、乙、丙、丁四个车位,为避免夏天车被晒的时间太长,最好选择(　　)
A.甲车位 B.乙车位
C.丙车位 D.丁车位
答案5.B　6.B
解析第5题,某市纬度约21°26'N,该地正午太阳高度最小值出现在冬至日,约为45°,此时南楼楼影最长。南楼的楼高为48米,一栋与二栋的楼间距为30米,且楼层高3米,冬至日7楼以下都会被南楼遮挡,晒不到太阳。结合小周家人的要求,7楼最合适。第6题,该地位于北半球,夏季太阳从东北升起,西北落下,停车场的最东侧和最西侧受阳光照射时间较长,而甲、丙两车位靠近最东侧,被阳光照射时间较长。乙、丁两车位位于停车场的中部,受阳光照射时间较短,而乙车位更靠近南楼,受南楼的遮挡较多,所以相比丁车位受阳光照射时间更短。
圭表是我国最早利用日影进行日期测量的天文仪器,垂直于地面的直杆叫“表”,水平放置于地面测量影长的标尺叫“圭”。古人根据圭表日影长度变化确定了二十四节气。下图示意圭表的工作原理,其中①和⑤表示该地冬至日和夏至日的日影端点,②③④为①⑤线段间的四等分点。据此完成7~8题。
7.该圭表可能位于(　　)
A.哈尔滨 B.济南
C.杭州 D.海口
8.二十四节气中的春分日和秋分日应位于(　　)
A.①②之间 B.②③之间
C.③④之间 D.④⑤之间
答案7.B　8.C
解析第7题,①表示冬至日,当日该地正午太阳高度为30°,太阳位于正南方向,说明该地位于北半球。冬至日太阳直射23°26'S,根据正午太阳高度公式α=90°-纬度差,可算出该地纬度为36°34'N附近。哈尔滨大致位于45°N,济南大致位于37°N,杭州大致位于30°N,海口大致位于20°N,B项正确。第8题,冬至日(12月22日前后)日影到达①处,夏至日(6月22日前后)日影到达⑤处。春分日(3月21日前后)、秋分日(9月23日前后)太阳直射赤道,若地球公转速度均匀,二分日日影应到达③处。但地球公转速度1月初(近日点)快、7月初(远日点)慢,北半球冬季公转快、夏季慢,因此夏至到秋分日影未到达③处,冬至到春分日影越过③处,故春分日和秋分日位于③和④之间,C项正确。
9.某校(位于北回归线以北)地理课外小组做了如下实践活动。如图1所示,在该校操场上竖立一垂直于地面的旗杆,杆高为h,OP为正午旗杆的影子,OM垂直于OP,测得OP长度为一年中最长,且为h·cot 36°34'。据此完成下列各题。(tan 35°≈0.7)
图1
(1)该学校所在地的纬度为　　　　。
(2)在M楼楼顶上安装太阳能热水器,热水器集热板合理的倾角介于　　　　和　　　　之间。
(3)房地产开发商在M楼南侧建造了一幢商品住宅楼(如图2),某户居民买到了M楼一层的一套房子,于元旦前住进后发现正午前后太阳光线被南楼挡住。该房主准备以“争取采光权”向相关部门投诉,你认为他能胜诉吗 请从地理角度说明理由。
图2
答案(1)30°N
(2)6°34'　53°26'
(3)能。由材料中OP长度为一年中最长且为h·cot 36°34'可知,该地冬至日正午太阳高度为36°34',与35°最为接近,根据南楼高69米和tan 35°≈0.7,可计算出楼间距最少应约为98.6米。
解析第(1)题,当地位于北回归线以北,故正午影长最长为冬至日,结合OP=h·cot 36°34'可知,冬至日当地的正午太阳高度为36°34',计算可知当地纬度为30°N。第(2)题,集热板应与太阳光线垂直,故集热板与地面的夹角应与正午太阳高度互余。由当地位于30°N可计算出当地冬至日和夏至日的正午太阳高度,从而计算出集热板与地面的夹角。第(3)题,当地冬至日的正午太阳高度为36°34',南楼高为69米,楼间距约为69/tan 35°,计算出楼间距最少应约为98.6米。
10.阅读图文材料,完成下列各题。
湛江某校(21.5°N,110°E)某地理兴趣小组学生为考察当地正午太阳高度变化,从某日(该日影长为0)开始观察并测量学校旗杆(高10米)正午影子长度。下图示意该小组绘制的旗杆正午影子长度变化曲线图(部分)。　
(1)根据图文信息,推测该地理兴趣小组开始进行该活动的日期,并说明该日全球正午太阳高度随纬度的分布规律。
(2)请在图中绘出9月23日至次年3月21日该学校旗杆正午影子长度变化曲线。
(3)为准确测出正午旗杆影长,该学校地理兴趣小组每日测量的北京时间为　　　　,图中a的值约为　　　　。(提醒:cos21.5°≈0.93,tan21.5°≈0.39)
答案(1)日期:5月26日前后。分布规律:太阳直射21.5°N,21.5°N正午太阳高度为90°;全球正午太阳高度由21.5°N向南北两侧递减。
(2)
(3)12:40　3.9
解析第(1)题,结合材料和影子长度变化曲线,开始观察日期与7月19日影长均为0,说明这两日关于夏至日(6月22日)对称。计算得知开始观察日期为5月26日前后。该日太阳直射21.5°N,湛江正午太阳高度为90°,全球正午太阳高度由21.5°N向南北两侧递减。第(2)题,9月23日至次年3月21日,太阳直射点从赤道向南移至南回归线(12月22日前后),再向北移至赤道。湛江与太阳直射点的纬度差先增大后减小,正午太阳高度先减小后增大,影子长度先变长后变短。9月23日和次年3月21日太阳直射赤道(附近),正午太阳高度相同,影长相等;12月22日太阳直射南回归线(附近),正午太阳高度α=90°-(21.5°+23°26')≈45°,影长与旗杆等高(10米)。第(3)题,湛江位于110°E,与北京时间(120°E地方时)相差40分钟。当地正午(110°E地方时为12:00)时,北京时间为12:40。太阳直射赤道时,湛江正午太阳高度α=90°-21.5°=69.5°,影长a=10×tan(90°-69.5°)=10×tan21.5°≈3.9。
第2课时　昼夜长短的变化、五带与四季的形成
习 目 标 知 识 结 构
1.结合示意图,分析昼夜长短的季节变化、纬度分布规律及成因
2.理解地球表面五带的划分,知道四季更替及其原因
课前·基础认知
一、昼夜长短的变化
1.昼夜长短的产生
(1)昼弧与夜弧:昼弧是纬线圈位于昼半球的部分,夜弧是纬线圈位于夜半球的部分。
(2)昼弧、夜弧与昼夜长短的关系:昼弧长于夜弧,则昼长夜短;昼弧短于夜弧,则昼短夜长;昼弧等于夜弧,则昼夜等长。
2.变化规律
北半球夏半 年(春分日 至秋分日) 北半球各地昼长夜短,且纬度越高,昼越长,北极附近出现极昼现象。夏至日时,北半球各地昼长达一年中最大值,极昼范围也达最大
续表
北半球冬半 年(秋分日至 次年春分日) 北半球各地昼短夜长,且纬度越高,昼越短,北极附近出现极夜现象。冬至日时,北半球各地夜长达一年中最大值,极夜范围也达最大
春、秋分 全球昼夜等长
【思考感悟】 太阳直射某地时,该地的昼长一定最长吗
提示不一定。南北回归线之间,昼长不是在太阳直射时最长。
二、五带与四季的形成
1.五带的形成
(1)五带的划分依据:地球表面不同纬度地区接受的太阳辐射能量不同。
(2)五带的划分。
2.四季的形成
(1)成因:地球公转造成的。
(2)纬度差异。
纬度 地区 特点 具体表现
温带 地区 春、夏、秋、冬四季明显更替 夏季,正午太阳高度大,白昼时间长,所获太阳辐射能量多,气温较高;冬季,正午太阳高度小,白昼时间短,所获太阳辐射能量少,气温较低
热带 地区 四季更替不明显 正午太阳高度终年较大,全年气温较高
寒带 地区 四季更替不明显 昼夜长短变化很大,全年正午太阳高度很小,全年气温较低
(1)四季描述的是太阳辐射热量在时间上的分布规律(同一地区不同季节热量差异);五带描述的是太阳辐射热量在空间上的分布规律(不同纬度地区热量差异)。
(2)全球四季更替最明显的区域是温带;热带长夏无冬,寒带长冬无夏,四季更替不明显。
(3)四季的划分(以北半球为例)。
四季 春 夏 秋 冬
天文 2、3、4月 5、6、7月 8、9、10月 11、12、1月
欧美 春分到夏至 夏至到秋分 秋分到冬至 冬至到次年春分
我国 立春到立夏 立夏到立秋 立秋到立冬 立冬到立春
物候 3、4、5月 6、7、8月 9、10、11月 12、1、2月
课堂·重难突破
一 昼夜长短的变化
问题探究
下面两个表格为我国某县中学生作息时间表(节选)。
夏季学生作息时间(节选)
时间 内容 备注
7:20—7:40 起床
7:40—8:00 早操
冬季学生作息时间(节选)
时间 内容 备注
7:40—8:00 起床
8:00—8:20 早操
结合材料探究:
(1)夏季作息时间为什么比冬季作息时间提前
(2)9月份新学期开学至立冬期间,该地昼夜长短有什么变化
提示(1)夏季日出早,白昼时间比冬季长。
(2)白昼越来越短,黑夜越来越长。
归纳总结
1.昼夜长短的变化规律
(1)昼夜长短的季节变化规律(北半球)。
(2)昼夜长短的纬度分布规律。
规律 表现
对称 规律 南北半球纬度数相同的地区昼夜长短“对称”分布,即北半球各地的昼长与南半球相同纬度的各地夜长相等,例如23°26'N的昼长等于23°26'S的夜长
递增 规律 太阳直射点所在半球昼长夜短,且纬度越高,昼越长;另一半球昼短夜长,且纬度越高,夜越长
变幅 规律 赤道处全年昼夜平分;纬度越高,昼夜长短的变化幅度越大
极昼、极 夜规律 极昼(极夜)的起始纬度=90°-太阳直射点的纬度。纬度越高,极昼(极夜)出现的天数越多
昼夜长短 的变化 规律 昼夜长短的变化与太阳直射点的移动方向有关。以北半球为例,太阳直射点北移,北半球各地昼渐长、夜渐短;太阳直射点南移,北半球各地昼渐短、夜渐长
2.昼夜长短的计算方法
(1)利用昼弧或夜弧的弧度数进行计算。
地球自转一周为360°,对应时间24小时,因此每15°弧长对应1小时。公式:昼长时数=昼弧度数÷15°/时;夜长时数=夜弧度数÷15°/时。
(2)根据日出或日落时间进行计算。
地方时正午12时将一天的白昼平分为相等的两部分,具体如下图所示。
昼长时数=日落时间-日出时间=(12-日出时间)×2=(日落时间-12)×2。
夜长时数=日出时间×2=(24-日落时间)×2。
(注意:以上公式中的日出时间、日落时间均为当地地方时,而非北京时间或其他区时。)
(3)特殊地点的昼长确定。
①赤道上:全年昼夜等长,昼长=夜长=12小时。
②极昼区:昼长=24小时,夜长=0。
③极夜区:昼长=0,夜长=24小时。
(4)利用昼夜长短的分布规律计算。
①同一纬线上各地昼长相等,夜长相等。
②北半球某纬线上的昼长=南半球同度数纬线上的夜长。
(5)利用时间的对称性规律计算。
在相对于夏至日或冬至日对称的两个时间,某地的昼长相同;在相对于春分日或秋分日对称的两个时间,某地一个时间的昼长等于另一个时间的夜长。如下图a与b关于夏至日对称,c与d关于冬至日对称,b与c关于秋分日对称:
同一地点,a与b两个时间的昼长、夜长是相同的,c与d两个时间的昼长、夜长也是相同的;同一地点,在b与c两个时间,b时间的昼长等于c时间的夜长。
典型例题
(2025·云南宣威高二期末)2024年8月10日,家住贵阳(26°N,106°E)的张教授乘坐某航班外出开会。当飞机稳定飞行后,在贵阳上空,张教授透过飞机左侧舷窗拍摄到了落日景观(下图)。据此完成下列各题。
(1)该日贵阳市的夜长大约是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.13小时12分钟
B.13小时36分钟
C.10小时24分钟
D.10小时48分钟
(2)张教授外出开会的目的地最可能是(　　)
A.昆明市 B.天津市
C.福州市 D.乌鲁木齐市
答案(1)D　(2)B
解析第(1)题,由图文材料可知,张教授看见日落的北京时间是19:36,北京时间为120°E地方时,贵阳位于106°E,所以此时贵阳地方时大约是19:36-14×4'=18:40,故贵阳市夜长约是(24-18:40)×2=10小时40分钟。由于飞机在高空飞行,观测到的日落时间比地面略晚,因此地面实际日落时间略早于18:40,地面夜长略长于10小时40分钟,最接近10小时48分钟,D项正确。第(2)题,8月10日太阳直射点在北半球,全球(除极昼、极夜地区)日出东北、日落西北。张教授在飞机左侧舷窗看到落日(西北方向),说明飞机飞行方向为西南→东北,所以张教授开会的目的地在贵阳市东北方,天津市的位置符合,B项正确;福州市与贵阳市纬度相差不大,若飞往福州市,则太阳应在左后侧,昆明市位于贵阳市的西南方,乌鲁木齐市位于贵阳市西北方。
计算昼长、夜长时,必须使用当地地方时的日出、日落时间,若题目给出的是区时(如北京时间),需先换算为地方时。
二 五带与四季的形成
问题探究
日出东方隈,似从地底来。
……
草不谢荣于春风,木不怨落于秋天。
谁挥鞭策驱四运 万物兴歇皆自然。
……
——李白《日出入行》
结合材料探究:
诗词中的“四运”指的是什么
提示“四运”指春、夏、秋、冬四季的变化。
归纳总结
1.四季更替和五带形成的原因
2.季节变化的纬度差异
典型例题
图1、图2、图3分别示意地处不同纬度的甲、乙、丙三地房屋二至日时的阳光照射情况(a或b)。读图,完成下列各题。
(1)对三地位置的判断,正确的是(　　)
A.三地都位于北半球
B.甲地位于赤道附近
C.乙地位于南温带
D.丙地位于北温带
(2)在图1中,当b代表的节气出现时(　　)
A.太阳直射南回归线
B.北京正午太阳高度达一年中的最小值
C.悉尼正午太阳高度达一年中的最大值
D.地球公转速度较慢
答案(1)B　(2)D
解析第(1)题,图2中二至日时太阳都位于南边,说明乙地位于北回归线以北;图3中二至日时太阳都位于北边,说明丙地位于南回归线以南;图1中,二至日时太阳分别位于南边和北边,说明甲地位于南北回归线之间,且南边与北边的太阳高度基本相同,应位于赤道附近。故选B项。第(2)题,根据图1所示,b为北半球夏至日,即6月22日前后。此时太阳直射北回归线;北京正午太阳高度达一年中的最大值;位于南半球的悉尼正午太阳高度达一年中的最小值;北半球夏至日接近7月初,地球位于远日点附近,公转速度较慢。故选D项。
地理实践
【动动手,做一做】
昼夜长短的变化与太阳直射点位置的关系
1.活动准备
查找学校所在地的纬度,准备纸、笔等。
2.活动过程
可以从夏至日开始,记录半年时间。每隔一个月左右记录一次当日的日出、日落时间。
3.活动记录
日期 夏至日 (6月22 日前后) 7月 22日 … 秋分日 (9月23 日前后) … 冬至日 (12月22 日前后)
日出 时间
续表
日期 夏至日 (6月22 日前后) 7月 22日 … 秋分日 (9月23 日前后) … 冬至日 (12月22 日前后)
日落 时间
昼长
4.活动总结
总结昼夜长短的变化规律,并分析昼夜长短与太阳直射点位置的关系。
成果验收站　
下表中所列的是12月22日甲、乙、丙、丁四地的昼长。据此完成1~2题。
地点 甲地 乙地 丙地 丁地
昼长 5小时 30分 9小时 09分 12小时 13小时 56分
1.四地中属于南半球的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.甲地 B.乙地
C.丙地 D.丁地
2.四地所处纬度按从高到低的顺序排列,正确的是(　　)
A.甲、乙、丙、丁 B.甲、乙、丁、丙
C.丙、丁、乙、甲 D.丁、丙、乙、甲
答案1.D　2.B
解析第1题,12月22日太阳直射点位于南半球,南半球昼长夜短,即昼长大于12小时,只有丁地符合。故选D项。第2题,赤道上昼夜平分,纬度最低,然后再比较其他三地昼长与12小时的关系,昼长与12小时相差越多,表明离赤道越远,纬度越高。故选B项。
北京天安门广场(116°23'E,39°54'N)的升旗时间根据日出时间来定,日出时间不同,升旗时间也有所不同。下图示意北半球某节气昼长随纬度的变化。据此完成3~4题。
3.图中所示的节气是(　　)
A.春分 B.夏至 C.秋分 D.冬至
4.图示日期北京天安门广场升旗大约在当地时间(　　)
A.4:35 B.5:35 C.6:00 D.7:25
答案3.D　4.D
解析第3题,结合图示信息可知,图中66°34'N昼长为0,即北极圈出现极夜现象,为北半球冬至,D项正确;春分、秋分全球昼夜平分,A、C两项错误;夏至北极圈及其以北地区出现极昼,B项错误。第4题,结合上一题可知,图示日期为北半球冬至,北半球昼短夜长,北京位于北半球中纬度,昼长小于12小时,因此日出时间晚于地方时6:00。升旗时间与日出时间一致,因此北京天安门广场升旗时间应晚于6:00,选项中只有7:25符合,D项正确。
读某地正午太阳高度年变化折线图,完成5~6题。
5.根据该地正午太阳高度年变化规律,判断该地可能位于 (　　)
A.北温带 B.南温带
C.0°~23°26'N D.0°~23°26'S
6.图中A处所表示的这一天,该地(　　)
A.黑夜最短 B.正午旗杆的影子最短
C.气温最高 D.受太阳活动影响强烈
答案5.D　6.B
解析第5题,该地12月22日前后有两次正午太阳高度达到90°,说明有两次太阳直射。根据正午太阳高度变化规律可以判定,该地位于赤道和南回归线之间。故选D项。第6题,A处表示太阳直射,正午旗杆的影子最短。故选B项。
7.阅读图文材料,完成下列各题。
下图为世界某地区一中学的中学生观测到的当地二分二至日太阳视运动示意图。当太阳视运动路径对应③节气时,北京(40°N)的昼长约为9小时9分钟。
(1)在图中②节气对应的太阳运行路径上绘出太阳视运动方向,并填写①节气和③节气的正午太阳高度。
(2)简述当处于①节气时,北半球昼夜长短的分布及变化规律。
(3)说出③节气时该中学所在地区的昼长,并说明理由。
答案(1)
(2)分布规律:北半球各地昼长夜短,纬度越高,昼越长、夜越短;北极圈及其以北地区出现极昼现象。变化规律:此日后,北半球各地昼长逐渐缩短,夜长逐渐变长。
(3)昼长为14小时51分钟。理由:该中学位于40°S,与北京(40°N)为南北对称纬度;北半球冬至日,40°N的夜长等于40°S的昼长;北京此时昼长为9小时9分钟,夜长为14小时51分钟,故该中学所在地区的昼长为14小时51分钟。
解析第(1)题,地球自西向东自转,因此太阳东升西落;②节气太阳正东升、正西落,正午太阳位于正北方,且正午太阳高度为50°,因此该地位于40°S。图中显示①节气太阳东北升、西北落,应为北半球夏至日,太阳直射北回归线,该地正午太阳高度=90°-(40°+23°26')=26°34';③节气太阳东南升、西南落,应为北半球冬至日,太阳直射南回归线,该地正午太阳高度=90°-(40°-23°26')=73°26'。第(2)题,图中①节气为北半球夏至日,太阳直射北回归线,北半球各地昼长夜短;纬度越高,昼越长、夜越短;北极圈及其以北地区出现极昼现象。夏至日后,太阳直射点向南移动,北半球各地昼长逐渐缩短,夜长逐渐变长(直至秋分日昼夜平分)。第(3)题,该中学位于40°S,其所在地区昼长等于北半球同纬度的夜长;北京位于40°N,纬度与该中学相同,③节气时北京昼长为9小时9分钟,夜长为24小时-9小时9分钟=14小时51分钟,故该中学所在地区夜长为14小时51分钟。
课时·训练
基础巩固
2025年1月13日,家住北京的李先生在澳大利亚珀斯某景点(115°46'E,31°52'S)观察到当地时间(区时)5:16日出。据此完成1~2题。
1.该日北京(40°N)的昼长大约为(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.7小时50分 B.9小时36分
C.9小时58分 D.10小时30分
2.一周后李先生结束了为期15天的澳大利亚之行,李先生在澳大利亚旅行期间,北京(　　)
A.白昼时间逐渐变短
B.日落方位逐渐偏北
C.气温呈现波动上升
D.正午日影逐渐增大
答案1.B　2.B
解析第1题,珀斯位于115°46'E,属东八区,当地区时5:16日出,其地方时约5:00日出。昼长=(12-日出地方时)×2,计算得珀斯昼长14小时。南北半球相同纬度昼夜状况相反,31°52'N昼长=24-14=10小时。1月13日为南半球夏季,北半球纬度越高昼越短,北京(40°N)昼长比31°52'N短,9小时36分符合题意,B项正确。第2题,李先生在澳大利亚旅行期间,太阳直射点位于南半球且向北移动。北京白昼时间逐渐变长,A项错误;日落方位逐渐偏北,B项正确;气温受天气等因素影响,不一定波动上升,C项错误;正午太阳高度逐渐增大,日影逐渐减小,D项错误。
世界大部分地区一年的昼夜长短发生有规律的变化。下表为2024年11月18日甲、乙、丙、丁四地昼长统计表。据此完成3~4题。
地点 昼长
甲 10小时01分
乙 12小时51分
丙 7小时11分
丁 11小时56分
3.甲、乙、丙、丁四地由北向南的排序是(　　)
A.甲、乙、丙、丁 B.甲、丙、丁、乙
C.丙、甲、丁、乙 D.乙、丙、甲、丁
4.该日,与丙纬度相当,且位于南半球的地点,昼长约为 (　　)
A.4小时49分 B.19小时11分
C.13小时11分 D.16小时49分
答案3.C　4.D
解析第3题,11月18日为北半球冬半年,南半球昼长夜短,北半球昼短夜长。乙地昼长为12小时51分,位于南半球;甲、丙、丁昼长<12小时,位于北半球。北半球冬半年纬度越高昼越短,甲、丙、丁纬度由高到低为丙、甲、丁,因此由北向南排序为丙、甲、丁、乙,C项正确。第4题,同纬度南北半球昼夜长短对称,丙地昼长为7小时11分,南半球同纬度夜长为7小时11分,昼长=24小时-7小时11分=16小时49分,D项正确。
读五带分布图,完成5~6题。
5.下列地区四季变化最明显的是(　　)
A.热带 B.北温带
C.北寒带 D.南寒带
6.如果黄赤交角变为30°,地球上(　　)
A.寒带的范围将变大
B.温带的范围将变大
C.热带的范围将变小
D.寒带的范围将变小
答案5.B　6.A
解析第5题,热带终年炎热,寒带终年寒冷,四季变化均不明显;温带既无直射阳光,也无极昼、极夜现象,季节差异显著,四季分明,B项正确。第6题,如果黄赤交角变为30°,太阳直射点最北达30°N、最南达30°S,热带范围将扩大;极圈纬度变为60°N和60°S,寒带范围将扩大至60°~90°,温带范围将缩小。A项正确。
自秦代以来,中国就一直以立春作为春季的开始。“春雨惊春清谷天”是春季的六个节气。谷雨前后是牡丹盛开的时节,民谚便有“谷雨三朝看牡丹”的说法,地处鲁西南的菏泽市(35°N,115°E)有“牡丹之乡”的美称。据此完成7~8题。
7.菏泽牡丹最佳观赏时节期间,当地(　　)
A.昼短夜长
B.日出东南方向
C.正午日影渐短
D.夜长逐渐变长
8.谷雨节气,菏泽市的正午太阳高度约为(　　)
A.55° B.63°
C.78.5° D.90°
答案7.C　8.B
解析第7题,结合二十四节气可知,谷雨节气处于春分后1个月,菏泽牡丹最佳观赏时节期间,太阳直射点位于北半球,且向北移动,菏泽昼长夜短,夜长逐渐变短;日出东北方向;正午太阳高度逐渐变大,正午日影渐短。C项正确。第8题,谷雨时节,太阳直射点大约位于8°N,结合正午太阳高度的计算公式可以计算出菏泽的正午太阳高度约为63°。B项正确。
9.下图为地球某日太阳光照示意图,图中阴影部分为黑夜,其他地区为白昼。读图,完成下列各题。
(1)该日的节气最可能是　　　　。
(2)此时,北京时间是　　　时。
(3)此时,济南的昼夜长短状况如何
(4)此后一个月内,济南昼夜长短的变化状况如何
(5)此时,下列四个地区昼夜长短相差最大的是(　　)
A.北京 B.上海
C.汕头 D.哈尔滨
答案(1)冬至
(2)14
(3)昼短夜长。
(4)昼短夜长;昼渐长,夜渐短。
(5)D
解析第(1)题,读图可知,南极圈内出现极昼,可判断节气为冬至。第(2)题,90°E的地方时为12时,此时,120°E的地方时为14时,即北京时间是14时。第(3)题,此时,太阳直射点位于南半球,济南位于北半球,故昼短夜长。第(4)题,此后一个月,大约到了1月22日前后,期间太阳直射点位于南半球,且向北运动,故济南的昼长依然小于夜长,但是昼渐长,夜渐短。第(5)题,此时,除极昼、极夜区外,纬度越高,昼夜长短相差越大,故四个地区昼夜长短相差最大的是哈尔滨。
能力提升
下图为我国北京、广州、武汉、哈尔滨四个城市的季节分配示意图。据此完成1~2题。
1.图示季节分配自上而下依次为(　　)
A.北京、广州、武汉、哈尔滨
B.北京、武汉、哈尔滨、广州
C.广州、武汉、哈尔滨、北京
D.广州、北京、哈尔滨、武汉
2.下列关于季节更替的叙述,错误的是(　　)
A.低纬度地区季节更替不明显
B.中纬度地区季节更替明显
C.高纬度地区季节更替明显
D.季节更替取决于昼夜长短和正午太阳高度角的季节变化
答案1.D　2.C
解析第1题,纬度越低的地区夏季时间应越长,故夏季时间由长到短的顺序为纬度由低到高的顺序,结合选项可知,D项正确。第2题,低纬度地区由于接受太阳辐射较多,热量变化较小,故季节更替不明显;中纬度不同地区热量差异明显,季节性较强;高纬度地区接受太阳辐射较少,温度较低,季节更替不明显;季节更替取决于昼夜长短和正午太阳高度角的季节变化。
我国某中学学生小明发现,在他家餐桌的固定观测点上,一年内每个晴天都可以通过餐厅窗户观察到日出。下图中甲、乙为该地一年中某两天日出位置及日出时间示意图。据此完成3~5题。
3.根据图文材料推测,小明家餐厅窗户朝向(　　)
A.东北 B.正北
C.正东 D.东南
4.当太阳位于甲、乙位置时,该地这两天的昼长分别约为 (　　)
A.13小时和11小时
B.14小时和10小时
C.15小时和9小时
D.16小时和8小时
5.推测小明家可能位于(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.济南 B.拉萨
C.武汉 D.成都
答案3.C　4.B　5.D
解析第3题,甲为一年中日出最早的位置(东北方),乙为一年中日出最晚的位置(东南方)。若一年中均能观察到这两个位置的日出,窗户朝向应为正东方,C项正确。第4题,设该地正午(太阳高度最大)时北京时间为X。夏至日昼长+冬至日昼长=24小时,且昼长=(X-日出时间)×2,代入得(X-6:06)×2+(X-7:54)×2=24,解得X=13:00。夏至日昼长=(13:00-6:06)×2≈14小时,冬至日昼长=(13:00-7:54)×2≈10小时,B项正确。第5题,该地正午时北京时间为13:00,与120°E相差1小时(经度差15°),该地经度约为105°E。成都最符合题意,D项正确。
我国某一天文爱好者连续3个月于每月同一日的同一时刻在同一地点对太阳位置进行拍摄(朝向正东方),拍摄当日均为晴天,拍摄时手机时间均显示为6:20。下图示意拍摄的3次太阳位置合成。第一次拍摄当天,该地正午太阳高度角约为60°。据此完成6~8题。
6.该地可能位于(　　)
A.武汉(30°N,115°E)
B.哈尔滨(45°N,125°E)
C.海口(20°N,110°E)
D.拉萨(30°N,91°E)
7.拍摄期间,该地(　　)
A.日落西南 B.昼变长、夜变短
C.昼短夜长 D.日出逐日推迟
8.与第一次拍摄日相比,第三次拍摄当日(　　)
A.正午太阳高度变小
B.同一时刻地物影子长度变长
C.正午太阳在正北方
D.地物影子的日变化角度增大
答案6.A　7.B　8.D
解析第6题,镜头朝向正东方,第一次拍摄时太阳位于地平线正中间,说明当日日出正东,太阳直射赤道(二分日),当地地方时为6:00。拍摄时北京时间为6:20,比当地早20分钟,经度差5°,该地经度为115°E。太阳直射赤道时正午太阳高度为60°,根据正午太阳高度计算公式可知,该地纬度为30°N,对应武汉(30°N,115°E),A项正确。第7题,由上题分析可知,第一次拍摄为二分日,三次太阳位置逐渐升高,说明同一时刻太阳高度增大,日出提前,昼长变长,太阳直射点向北移动(拍摄日期为3月21日、4月21日、5月21日),B项正确。此时北半球昼长夜短,日落西北,日出逐日提前,A、C、D三项错误。第8题,第三次拍摄日期为5月21日,与3月21日相比,武汉离太阳直射点更近,正午太阳高度更大,A项错误;同一时刻太阳高度更大,影子更短,B项错误;武汉位于北回归线以北,正午太阳始终在正南方,C项错误;昼长变长,太阳视运动方位变化范围扩大,地物影子的日变化角度增大,D项正确。
9.阅读图文材料,完成下列各题。
2025年6月10日至7月10日,北京市某学校的学生到我国新疆A、B两地(如下图)进行为期一个月的地理考察活动。
(1)某日,同学们在A地与家乡亲友视频通话时发现北京已经天亮,而A地仍然处于黑夜,此时挂钟显示北京时间6时。试分析产生这一现象的原因。
(2)简述考察期间B地正午太阳高度的变化情况。
(3)同学们考察发现该时段新疆太阳辐射较强,请从天气状况和地球运动的角度解释其原因。
答案(1)考察期间,北半球昼长夜短,北京时间6时北京已经日出。A地位于北京以西,经度约75°E,比北京时间晚3小时,地方时为凌晨3时左右,所以A地仍然处于黑夜。
(2)6月10日到夏至日,B地正午太阳高度逐渐变大;夏至日达一年中最大;夏至日到7月10日,B地正午太阳高度逐渐变小。
(3)该时段新疆昼长夜短,日照时间长,获得的太阳辐射较多;正午太阳高度大,获得的太阳辐射多;晴天多,云量少,对太阳辐射的削弱作用减弱,到达地面的太阳辐射多。
解析第(1)题,考察期间太阳直射北半球,北半球昼长夜短,北京时间6时北京已日出。A地经度约75°E,与120°E经度差45°,地方时比北京时间晚3小时,此时A地地方时为凌晨3时左右,仍处于黑夜。第(2)题,6月10日至夏至日,太阳直射点向北移动,B地正午太阳高度逐渐变大;夏至日太阳直射北回归线,B地正午太阳高度达一年最大值;夏至日至7月10日,太阳直射点向南移动,B地正午太阳高度逐渐减小。第(3)题,此时为北半球夏季,新疆昼长夜短,日照时间长;太阳直射北半球,新疆正午太阳高度较大;新疆深居内陆,气候干旱,晴天多、云量少,对太阳辐射的削弱

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